2. Производство пигментированных лакокрасочных материалов

2.1 Способы производства пигментированных лкм

Рассматривая производство ЛКМ, можно выделить три группы типового оборудования технологических схем, отвечающих требованиям «гибкой технологической линии» [1]:

• производство пленкообразователей - синтез полиэфирных (алкидных), аминоформальдегидных и эпоксидных олигомеров;

• производство пигментированных материалов (эмалей, фунтов, красок), в том числе высоконаполненных;

• производство порошковых ЛКМ.

В производстве пленкообразующих олигомеров в России до 1990-х годов работало более семидесяти технологических линий, установленных в основном на крупных предприятиях в Челябинске, Сергиевом Посаде, Ростове-на-Дону, Черкесске, Котовске. В настоящее время устаревшее оборудование практически на всех указанных заводах заменяется, так как все эти предприятия проходят период обновления, и потребность в алкидных, полиэфирных, эпоксидных и аминоформальдегидных лаках не ослабевает.

С другой стороны, в России появилось около 500 средних и мелких предприятий, которые развиваются в следующих направлениях:

• производство водно-дисперсионных ЛКМ;

• производство органоразбавляемых ЛКМ;

• производство полуфабрикатных лаков.

В последние 5-7 лет наблюдается тенденция расширения производства лаков: введено около 20 технологических линий обшей мощностью 60-80 тыс.т/год.

Но в отличие от ранее создаваемых агрегатов большой единичной мощности (до 20тыс. т/год и объемом основного реактора 32 м³) оптимальными признаны агрегаты с объемом реактора 3,2-10 м³.

Большую работу по созданию отечественных линий синтеза лаков на основе поликонденсационньгх смол выполняет ООО «Содружество». Все линии созданы преимущественно на отечественном оборудовании и имеют достаточно высокий уровень автоматизации, что позволяет значительно повысить «управляемость» процессом и качество лаков. Стоимость отечественного оборудования для синтеза алкидных лаков почти в 3 раза меньше зарубежного.

Важным требованием к современным линиям синтеза является минимизация расхода энергоносителей.

В таблице 1 приведены данные о расходе основных энергоносителей на производство 1 т лака, полученные по результатам работы зарубежных и отечественных предприятий.

Таблица 1 Расход основных энергоносителей на производство 1 т лака

Лаки	Количество тепла на нагрев реактора, кВт·ч/т	Количество охлаждающей воды, м3/т	Электроэнергия на перемешивание и перемещение, кВт·ч/т
Алкидные	390	20	90
Полиэфирные	420	30	60
Фенолформальдегидные	580 (греющий пар)	30	60
Аминоформальдегидные	525 (греющий пар)	20	40
Эпоксидные	1950 (греющий пар)	50	200

Получение пигментированных ЛКМ требует использования высокоэффективных диспергирующих машин. Ранее применяемые диссольверы и бисерные мельницы (МТ-18, МТ-70, МТ-140) производства Венгрии полностью исчерпали свой ресурс, не соответствуют современным требованиям для выпуска многих качественных современных ЛКМ и не удовлетворяют требованиям безопасного ведения процессов.

Кроме того, многие технологические линии такого типа громоздки, не позволяют оперативно переходить с одного цвета ЛКМ на другой, и их эксплуатация приводит к образованию большого количества жидких и пастообразных отходов.

По этим причинам многие предприятия переходят на применение «дежной» технологии, позволяющей значительно упростить технологический процесс и существенно снизить образование отходов.

Для производства ЛКМ, не требующих высокой степени перетира, например материалов строительного назначения, предприятия используют для диспергирования только диссольверы. Это представляется правильным, особенно при применении высококачественных пигментов, добавок и оптимизации работы диссольвера. Многотоннажное производство предполагает использовать диссольверы объемом до 10 м³.

В зависимости от назначения, состава и свойств материала диспергирование пигментов и наполнителей осуществляется в средах с широким диапазоном вязкости суспензий: 10^-2 -10^-4 Па∙с [2], и для создания сдвиговых усилий, необходимых для разрушения пигментных агрегатов, используют различные виды оборудования.

В таблице 2 приведены рекомендации по рациональному использованию оборудования для смешения и диспергирования пигментов при производстве различных Л КМ [2].

Таблица 2. Рекомендации по рациональному использованию оборудования для смешения и диспергирования пигментов при производстве различных ЛКМ

ЛКМ	Вязкость, Па·с	Рекомендуемое оборудование
Эмали из легкодиспергируемых пигментов, юдно-дисперсионные краски	10-2	Смесители лопастные, рамные, якорные, щелевые и ультразвуковые диспергаторы
Эмали, грунты, водные пасты пигментов	1,0	Диссольверы с дискозубчатой мешалкой, бисерные мельницы, аттриторы
Эмали, грунты, полуфабрикаты	2,0-10,0	Шаровые, вибрационные шаровые мельницы, аттриторы
Суховальцованные пасты, шпатлевки,густотертые краски, полуфабрикаты	20,0-100,0	Валковые краскотерки, дисковые машины, смесители с Z-образными лопастями
Порошковые краски, шпатлевки	100,0-1000,0	Шнековые (червячные) смесители

В зависимости от требований к свойствам ЛКМ, качества сырья, объема производства различают следующие способы производства пигментированных ЛКМ [1]:

• многопигментныи способ, когда все пигменты и наполнители одновременно смешивают с пленкообразователем и диспергируют до необходимой степени перетира;

• однопигментный способ, при котором осуществляется смешение и диспергирование в пленкообразователе только одного пигмента с наполнителем непрерывно. По сравнению с многопигментным производительность оборудования повышается в 2—3 раза. Способ целесообразен для изготовления базовых паст;

• комбинированный способ, использующий изготовление базовых однопигментньгх паст непрерывным способом, а цветных и черных колеровочных паст - малыми партиями многопигментным способом с последующей колеровкой ими базовых паст.

Технологические схемы производств ЛКМ для машиностроения и других отраслей промышленности из-за высоких требований к степени перетира (до 2-3 мкм) предполагают применение высокоэффективных бисерных мельниц.

В России существуют предприятия, которые делают попытки массового производства бисерных мельниц («Диспод»). Однако из-за малых серий и недостатков отдельных узлов эти мельницы не получили широкого распространения. Поэтому многие лакокрасочные предприятия предпочитают устанавливать дорогую зарубежную технику.

Но уже сегодня предприятия «С.В.К.», «Нетч-Тула» выпускают надежные машины, в конструкции которых использованы все достижения современных бисерных агрегатов. Для предприятий отрасли это может стать альтернативой закупки зарубежных мельниц.

Серийно выпускаемые ранее мельницы фирмы «Димитровградхиммаш» неэффективны, так как в них установлен двигатель малой мощности. Увеличение мощности двигателя не позволит в аппаратах существующей конструкции производить отвод тепла. Расход энергии в бисерной мельнице составляет 50-80 кВт∙ч, охлаждающей воды – 5-6 м³ на 1 т готовой эмали.

Производство отечественных порошковых красок основано на разработках 1980-90-х гг. Технология их производства имела существенный недостаток: качество ЛКМ напрямую зависело от возможностей оборудования, прежде всего дозаторов, смесителей сухих продуктов и шнекового экструдера, позволяющих тщательно смешать и равномерно расплавить все компоненты. Поэтому при создании новых технологических линий для производства конкурентоспособных порошковых ЛКМ приходится ориентироваться на приобретение зарубежного оборудования.